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關于海水淡化設備選擇專題報告

2014-06-10

  海水淡化設備技術簡述

  我們推出的海水淡化設備種類齊全,海水淡化設備主要是從海水中獲取淡水的技術和過程,通過脫除海水中的大部分鹽類,使處理后的海水達到生活和生產用水標準的水處理技術。最初是航海的興起推動了海水淡化技術的發展,至今淡化方法已出現了數十種,技術種類雖然很多,但達到商業規模的主要有反滲透法和蒸餾法,也就是常說的“膜法”和“熱法”,蒸餾淡化技術又分成多級閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾三種。

2014海水淡化設備

  蒸餾法淡化技術

  蒸餾法又稱蒸發法,是最早采用的淡化技術。早期主要用于少量蒸餾水的生產和制糖工業的料液濃縮,近代工業逐漸用于電廠和大型工業鍋爐供水。

  蒸餾法與膜法不同,一經蒸發所得的水就是蒸餾水,水質較高,產品水的含鹽量(總固溶物)可以降到5ppm以下。另一方面,蒸餾法所能處理的原料水比其它方法廣泛,原水含鹽量從幾百毫克/升到幾萬毫克/升都可適應。另外可以利用電廠的余熱,因此蒸餾法的應用場合較廣。

  蒸餾法海水淡化的裝置類型較多,主要的有:多級閃蒸海水淡化、多效蒸發海水淡化和壓汽蒸餾海水淡化。以下對各種方法進行簡介。

電站海水淡化設備

  多級閃蒸技術(MSF)

  (1) 基本原理:

  多級閃蒸是將海水加熱到一定溫度后,引入到一個閃蒸室,其室內的壓力低于海水所對應的飽和蒸汽壓,部分海水迅速汽化,冷凝后即為所需淡水;另一部分海水溫度降低,流入另一個壓力較低的閃蒸室,又重復蒸發和降溫的過程。將多個閃蒸室串聯起來,室內壓力逐級降低,海水逐級降溫,連續產出淡化水。

  (2)工藝流程:

  經過澄清和加氯消毒處理的海水,首先送入排熱段作為冷卻水。離開排熱段的大部分冷卻海水又排回海中,小部分作為進料海水(補給海水),經預處理后,從排熱段末級閃蒸室流入第一級閃蒸室,如技術原理所說明的那樣,逐級降壓,海水逐級降溫,連續產出淡化水。多級閃蒸的造水比,是所得淡水(蒸餾水)的重量與所耗加熱蒸汽的重量之比,是淡化廠經濟效益的直接體現,通常小型裝置的造水比較小,大型裝置的造水比較高,如日產淡水幾百噸或四、五千噸的裝置,造水比一般為5-8左右,日產淡水一萬噸的裝置,造水比多在10左右;日產淡水四、五萬噸的裝置,造水比可達到13-14。

  (3) 主要優缺點:

  單機容量大,最大的可達到5萬噸/天,產品水鹽度一般為3-10毫克/升。但是,其工程投資高,為反滲透法的2倍;動力消耗大;設備的操作彈性小,是設計值的80%~110%,不適應于造水量要求可變的場合,當其傳熱管腐蝕穿孔將污染水質。

  (4)適用范圍:

  可用于以火電廠或核電廠的背壓或抽汽式透平的低位蒸汽為熱源的大型海水淡化工程,為高中壓鍋爐提供優質脫鹽水,也可是生活用淡水。

海水淡化設備運行

  多效蒸餾技術(MED)

  (1) 基本原理:

  將一系列海水淡化設備中的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來,蒸汽進入第一效蒸發器,與進料海水熱交換后,冷凝成淡化水;海水蒸發,蒸汽進入第二效蒸發器,并使幾乎同量的海水以比第一效更低的溫度蒸發,自身又被冷凝。這一過程一直重復到最后一效。連續產出談化水。

  多效蒸餾分為低溫和高溫多效蒸餾。高溫多效蒸餾可安排更多的傳熱效數,以達到較高的造水比,其熱效率較高。但是,頭幾效鹽水的蒸發溫度較高,傳熱管易結垢且腐蝕速度快,因而對設備的材料要求高,需頻繁清洗設備,對海水預處理要求也高。針對高溫多效蒸餾的缺點,發展了低溫多效蒸餾技術,其特點是鹽水的蒸發溫度不超過 70℃,減緩了設備的腐蝕和結垢;并得到10左右的造水比。同時由于使用了較低價的傳熱材料,使得同樣的投資規?梢园才鸥嗟膫鳠崦娣e。

  (2) 工藝流程:

  海水在冷凝器中預熱、脫氣之后分成兩股,一股排回大海,另外一股為進料液。料液加入阻垢劑,引入到蒸發器溫度最低的效組中。噴淋系統把料液分布到頂排管上,自上向下的降膜過程中,一部分海水吸收了管束內冷凝蒸汽的潛熱而汽化;冷凝液以淡化水導出,蒸汽進下一效組,剩余料液也泵入下一效組中,該效組的操作溫度高于上一效組。在新的效組中又重復了蒸發和噴淋過程,直到料液在溫度最高的效組中以濃縮液的形式排出。

  (3) 低溫多效蒸餾主要優缺點:

  熱效率比多級閃蒸高,30余度的溫差可達到10左右的造水比;操作負荷可從40%到110%變化,造水比不會下降,彈性較大;能耗較低;前處理較簡單,化學藥劑消耗較低;系統的操作安全可靠,即便發生傳熱管泄漏,僅僅降低產量而不會影響水質。但低溫多效蒸餾設備體積較大,裝置費用較高。

  (4) 適用范圍:

  多效蒸餾與多級閃蒸的適應條件基本相同。

  壓汽蒸餾技術(VC)

  (1) 基本原理:

  海水蒸發過程所產生的二次蒸汽,經壓縮機增壓,蒸汽飽和溫度相應提高,再輸入到蒸發器管束內,作為進料海水蒸發的熱源,并自身冷凝為淡化水。上述過程周而復始,連續生產。

  壓汽蒸餾按操作溫度可分為常壓壓汽蒸餾和負壓壓汽蒸餾兩種。從結構上,又分為水平管降膜噴淋式和垂直管式兩種形式,前一結構的優點是料液自液體分布器出來之后,在水平傳熱管上以薄膜的形式分布,又依靠重力向下實現再分布,由于液膜分布薄且均勻,因而傳熱系數高,并且蒸發器結構簡單,在海水淡化領域得到廣泛應用。

  (2) 工藝流程:

  進料海水用極少量阻垢劑預處理后,進入一個板式換熱器,回收自蒸發器排放出的濃鹽水和淡化水的熱量。之后,與循環的濃鹽水混合,進入到蒸發器中,噴淋到水平傳熱管束的外表面上,噴淋量需剛好在管子表面形成連續的液膜,與管束內經壓縮機增壓的蒸汽(略低于濃鹽水蒸發平衡壓力)熱交換。管內蒸汽冷凝成淡水導出,管外一部分鹽水產生蒸發,通過汽液分離器除去夾帶的液滴之后,蒸汽進壓縮機壓縮并導入傳熱管束內。如此構成了二次蒸汽的不斷循環和潛熱交換。

  (3) 主要優缺點:

  壓汽蒸餾與多效蒸餾的技術十分類似,差別在于前者使用壓縮機,而后者用蒸汽驅動。

  (4) 適用范圍:

  適用于僅有電能的地方,主要建造中小型裝置。

經典工程案例

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